Efeito das nuvens na tecnologia CSP

Atualmente, a tecnologia de energia solar concentrada possui muitas centrais em operação e muitas outras em construção avançada, que começarão a funcionar nos próximos anos. Este aumento de centrais operacionais requer serviços específicos para proteger os componentes e os equipamentos e, ao mesmo tempo, otimizar a operação com a utilização dos recursos meteorológicos, maximizando assim a produção elétrica.

Como os componentes das centrais CSP operam com altas temperaturas e fluidos com temperaturas elevadas para melhorar a eficiência termodinâmica, as flutuações da meteorologia (nuvens, chuva) podem criar dificuldades no funcionamento (Salbidegoitia

et al., 2013). A intensidade solar é fortemente afetada pelas nuvens e pela chuva,

conforme indicado pelo albedo, em que as nuvens refletem 60% a 90% da radiação solar para a atmosfera (Rijanto et al., 2013).

A difusão que acompanha as nuvens torna os espelhos ineficazes na concentração da luz solar e quando o período combinado de nebulosidade e escuridão excede a capacidade de armazenamento térmico, a produção de energia na central termina. A nebulosidade é uma questão crítica para manter a confiabilidade dos sistemas de energia no futuro que dependerão numa grande parte da energia solar concentrada. Assim, se a capacidade de produção se localizar numa área geograficamente ampla, de modo que a incidência local do tempo nublado afete apenas uma pequena parcela na capacidade da rede, os efeitos na produção serão menores. As tecnologias de energia solar apresentam um desempenho menor em caso de nebulosidade prolongada. Em geral, no futuro pode ser esperada uma maior nebulosidade nas altas latitudes, que pode afetar este tipo de tecnologia de energia solar, que é a única rentável quando implementada em altas latitudes. Nas regiões de média e baixa latitude, é esperada nebulosidade reduzida, o que beneficia as tecnologias de energia solar (Patt et al., 2013).

Segundo um estudo de Salbidegoitia (2013), foi desenvolvido um simulador em tempo real para as centrais CSP que é capaz de prever o comportamento da central com uma periodicidade de 1 minuto. Esta melhoria é adequada para o funcionamento das centrais CSP visto que a previsão é dada com algumas horas de antecedência e dá aos operadores tempo suficiente para se prepararem para as flutuações durante as diferentes condições de operação.

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No entanto, o desenvolvimento da previsão em tempo real mostrou que, embora o desempenho da central esteja correto, os dados meteorológicos requerem um alto grau de precisão para uma previsão exata geral. Atualmente, os recursos de meteorologia são fornecidos com uma periodicidade que não é a adequada para o funcionamento em tempo real, e também para controlar e proteger os equipamentos e componentes da central em situações de flutuações.

As baixas resoluções temporais aumentam consideravelmente a precisão da produção de energia elétrica, que é fundamental para preparar os operadores para uma situação específica e poderem otimizar a geração de energia. Este desenvolvimento aumenta a produção anual de energia elétrica, reduzindo o LCOE das centrais de energia solar térmica e torna a tecnologia mais competitiva. (Salbidegoitia et al., 2013).

O Quadro 2.6 resume os vários pontos a ter em conta na implementação de uma central de energia solar concentrada (CSP). A irradiação normal direta (DNI) é sem dúvida o parâmetro mais importante quando se fala em CSP, a par do financiamento que é a principal barreira à implementação deste tipo de centrais. Em alguns países, o custo da disponibilidade do recurso água deve ser tido em conta, podendo ser um fator condicionante do projeto, entre outros que já foram referidas ao longo do presente capítulo e que estão mencionadas no quadro que se segue.

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Quadro 2.6 Resumo dos aspetos a considerar na implementação de centrais CSP.

Aspetos a considerar na implementação de centrais CSP

Dados de DNI pouco precisos Podem conduzir a erros significativos de design. Dados ambientais pouco precisos Podem interferir seriamente na tecnologia, em relação

aos efeitos na fauna e na flora.

Impactos na fauna e flora

A utilização, movimentação e contaminação do solo; a mudança de habitat das espécies; o brilho intenso dos espelhos e do recetor que afeta as aves, causando mesmo a morte.

Consumo de água Elevado consumo de água no funcionamento a central,

arrefecimento do fluido e limpeza dos espelhos.

Área

Estas centrais necessitam de grandes áreas para se instalarem, de preferência áreas sem utilização significativa.

Ligação à rede elétrica

É necessário injetar a eletricidade produzida na rede elétrica, e quanto mais próxima da central houver uma ligação (subestação de energia) menos dispendiosa é a operação.

Custos de instalação Elevado investimento durante a implementação da

central.

Custos de operação e manutenção

Custos de combustível para o sistema backup; consumo de água; limpeza de espelhos e restantes componentes; manutenção do HTF.

Incerteza política

Falta de financiamento e falta de ajuda política por parte do governo português; falta de projetos definidos para as energias renováveis, tal como o CSP.

Criação de emprego

Empregos em inúmeras áreas de atividade como: engenharia, pesquisa, financiamento, construção e instalação dos componentes da central; na operação e manutenção de todo o sistema.

Pesquisa e desenvolvimento contínuo

Melhoria dos componentes do sistema e melhorias tecnologias de forma a aumentar a eficiência do projeto e reduzir os custos de produção.

Sistema de Armazenamento de energia térmica (TES)

Permite alterar a capacidade de produção quando o sol não brilha (durante a noite e períodos nublados); maximiza a produção nos riscos de maior procura, reduzindo LCOE e garantindo um fornecimento contínuo à rede elétrica.

Nebulosidade

Questão crítica para manter a confiabilidade destes sistemas no futuro; as nuvens causam mudanças bruscas de temperatura, não permitem a concentração da luz solar, impedindo o desempenho do sistema; são necessários modelos de previsão da nebulosidade.

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